CN207392187U - 拉森钢板桩水中围堰闭合结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种拉森钢板桩水中围堰闭合结构，涉及桥梁施工领域，其结构包括结构桩、围堰桩、闭合缺口和闭合结构等，该闭合结构是由施打在闭合缺口外侧一定间隙和数量的加强桩、封闭间隙的钢板和橡胶板、定位橡胶板的钢筋笼和填料组成，它克服了水中工程结构施工的拉森钢板桩围堰闭合缺口导致围堰结构强度不足问题，确保施工安全；施工简单，止水效果显著，操作效率高；工程施工完成后，闭合结构与围堰桩同时拆除而重复使用，节约原材料，节能减排；通过理论计算或实际试验，闭合结构内填料可灵活选择，择优选择填料达到经济和实用安全的目的。因此，本实用新型具有构造简单、使用方便、经费节约、安全可靠等优点，经济效益显著。

Description

拉森钢板桩水中围堰闭合结构

技术领域

本实用新型涉及桥梁施工领域，尤其是指一种拉森钢板桩水中围堰闭合结构。

背景技术

每块拉森钢板桩的两边都设有用来连锁相邻板桩的拉钩状锁扣形成一个水密结构，广泛应用于桥梁基础围堰、挡土墙、码头、堤防护岸等工程，可重复使用，绿色环保，施工方便，费用低廉。

对于直线形的拉伸钢板桩围堰和泥土支撑结构，其水密效果十分显著；但对于矩形、菱形等封闭形围堰结构，拉森钢板桩存在两个缺陷：一是在棱角处需采用特制的角桩转角，二是由于打桩误差，最后施工的末号桩与首号桩的拉钩状锁扣难以紧扣闭合，这影响了围堰结构的水密性。因此，用于深水的矩形、菱形、圆形及椭圆形等封闭形围堰结构一般采用双排拉森钢板桩或在封闭围堰外采取高压旋喷注浆等措施，达到形成水密的封闭形围堰结构，这些措施构造复杂、施工繁琐，也增加了工程造价。

发明内容

本实用新型所要解决的技术问题在于克服现有技术的缺陷而提供一种构造简单、使用方便、经费节约、安全可靠的拉森钢板桩水中围堰闭合结构。

本实用新型的技术问题通过以下技术方案实现：

一种拉森钢板桩水中围堰闭合结构，包括结构桩、多根围堰桩依次相连围合在结构桩外围而形成封闭的围堰、及构成围堰的首号桩和末号桩之间因打桩误差所致的闭合缺口，该闭合缺口处设有弥补闭合缺口止水性能的闭合结构，所述的闭合结构包括多根施打在闭合缺口外侧并依次相连形成一排的加强桩，该一排加强桩的两端分别设有用于封闭间隙的钢板和橡胶板，且橡胶板设置在钢板内侧，并在两个橡胶板之间设有钢筋笼和填料。

所述的钢板设有三个，该三个钢板分别施打在两个间隙和闭合缺口处，每个钢板底端均穿入地基开挖线(11)以下=0.5m～1.0m，每个钢板顶端均分别焊接在相邻的围堰桩和加强桩上，每个钢板的宽度均小于间隙宽度或闭合缺口宽度2cm～5cm，钢板与加强桩、围堰桩顶端高程相同。

所述的橡胶板为长条形，厚度1cm～2cm，平均宽度大于间隙宽度或大于闭合缺口宽度10cm～20cm，该橡胶板底端穿入地基开挖线以下=0.5m～1.0m，并密封封闭钢板与加强桩之间、钢板与围堰桩之间、钢板与闭合缺口之间的空隙。

所述的钢筋笼为桶形框架，钢筋笼平面形状比加强桩、围堰桩和钢板围成的最小外尺寸形状均小，=5cm～8cm，钢筋笼底部穿入地基开挖线以下=0.5m～1.0m，钢筋笼外侧底端的两个间隙和闭合缺口处用钢丝绳绑扎橡胶板，该钢丝绳从底部延伸至钢筋笼顶端。

所述的填料为泥结碎石或低标号水泥混凝土，钢筋笼和橡胶板放置到位后，填筑在围堰桩、加强桩和钢板共同围合而成的空间内，从水下地基填筑至围堰桩顶部。

所述的加强桩数量视闭合缺口的宽度、水深和地基性质而定，以闭合缺口为中心每侧设置3～5个，平均长度，至少穿入地基开挖线以下=0.5m～1.0m，顶部高度与围堰桩相平，纵向与围堰桩平行，横向的间隙为加强桩与围堰桩之间的净距离，并分别设在加强桩的两端，间隙的宽度由闭合缺口长度、水深和地基性质而定，净宽度0.5m～1.0m。

所述的围堰桩和加强桩均为拉森钢板桩，该拉森钢板桩为U形钢板桩，两侧分别设置拉钩状锁扣，每相邻两根拉森钢板桩之间相互紧扣闭合连接，围堰的四角处设置相连的转角桩，该转角桩的夹角由围堰棱角的角度大小而定；所述的拉森钢板桩长度由水深、水下地质和工程结构确定。

所述的围堰为封闭形状的多边形、圆形及椭圆形，所述的闭合缺口位置由首号桩和末号桩的位置确定，并设置在围堰桩受力和变形较小处。

与现有技术相比，本实用新型主要针对围堰的闭合缺口设计了更加独特的闭合结构，该闭合结构具有以下优点：一、克服了水中工程结构施工的拉森钢板桩围堰闭合缺口导致围堰结构强度不足问题，确保施工安全；二、闭合结构施工简单，止水效果显著，操作效率明显提高；三、工程施工完成后，闭合结构与围堰桩同时拆除，并可重复多次使用，节约原材料，节能减排；四、通过理论计算或实际试验，闭合结构内填料可灵活选择，择优选择填料达到经济实用和安全的目的。因此，本实用新型具有构造简单、使用方便、经费节约、安全可靠等优点，经济效益显著。

附图说明

图1为本实用新型的平面示意图。

图2为拉森钢板桩的连接结构示意图。

图3为闭合结构的放大图。

图4为闭合结构地基受力计算图式。

具体实施方式

下面将按上述附图对本实用新型实施例再作详细说明。

如图1~图4所示，1.地基、11.地基开挖线、2.拉森钢板桩、21.锁扣、22.转角桩、3结构桩、4围堰桩、41.首号桩、42.末号桩、5.闭合缺口、6.闭合结构、61.加强桩、62.间隙、63.钢板、64.橡胶板、65.填料、7.钢筋笼。

拉森钢板桩水中围堰闭合结构，如图1所示，涉及桥梁施工领域，其结构包括水泥混凝土浇筑而成的结构桩3和围合在结构桩3外围而形成环形封闭的围堰；所述的结构桩3为工程结构所用桩基，其上用于施工结构桩承台等工程主结构；所述的围堰是围合成多边形、圆形及椭圆形等封闭形围堰结构，起到止水的作用，以便在围堰内无水施工工程结构，该多边形可以是矩形或菱形。

本实施例主要采用了矩形围堰，且该围堰是由多根围堰桩4按照图1箭头所示逆时针方向依次相连围合而成，围堰桩4主要采用了图2所示的拉森钢板桩2，这是一种U形钢板桩，其两侧分别设置拉钩状锁扣21，每相邻两根拉森钢板桩2之间相互紧扣闭合连接，矩形、菱形、圆形及椭圆形等封闭形围堰的四角处设置特制的转角桩22相连，该转角桩的夹角由围堰棱角的角度大小而定。

所述的拉森钢板桩2长度由水深、水下地质和工程结构确定。封闭形围堰最后施工的末号桩42与首号桩41的拉钩状锁扣21因打桩误差所致而存在难以紧扣闭合的闭合缺口5，这将影响围堰结构的水密性，故在闭合缺口5处需设有弥补闭合缺口止水性能的闭合结构6。闭合缺口5位置由首号桩41和末号桩42的位置确定，一般设置在围堰桩4受力和变形较小处，如矩形围堰设置在短边中心轴线与转角桩22之间。

所述的闭合结构6如图3所示，它是由施打在闭合缺口5外侧一定间隙和数量的加强桩61、封闭间隙62的钢板63和橡胶板64、定位橡胶板64的钢筋笼7和填料65组成。

所述的加强桩61也采用拉森钢板桩2，加强桩61的数量视闭合缺口5的宽度、水深和地基性质而定，以闭合缺口5为中心每侧设置3～5个，平均长度，至少穿入地基开挖线11以下=0.5m～1.0m，顶部高度与围堰桩4相平，纵向与围堰桩4平行，多根加强桩61依次相连形成一排，横向的间隙62为加强桩61与围堰桩4之间的净距离，设在加强桩61的两端，间隙62的宽度由闭合缺口5长度、水深和地基性质而定，一般净宽度0.5m～1.0m。

所述的钢板63和橡胶板64为封闭间隙62和止水而用，钢板63施打在间隙62和闭合缺口5处共三个，每个钢板63底端均穿过水下地基1表面，深度由水深、水流速度、地基性质、间隙宽度、工程结构等因素确定，钢板63底端穿入地基开挖线11以下=0.5m～1.0m，顶端分别与围堰桩4和加强桩61焊接牢固，钢板63的宽度和厚度由间隙62宽度和闭合缺口5的宽度、水深、水流速度、地基1性质等因素确定，钢板63宽度一般小于间隙62宽度或闭合缺口5宽度2cm～5cm；以方便打入在两个间隙62和闭合缺口5处，钢板63与加强桩61、围堰桩4顶端高程相同。

所述的橡胶板64为长条形，设置在钢板63内侧，可密封封闭钢板63与加强桩61之间、钢板63与围堰桩4之间、钢板63与闭合缺口5之间的空隙，起到止水作用，橡胶板64的厚度1cm～2cm，平均宽度比间隙宽度或闭合缺口5宽度大10cm～20cm，橡胶板64底端穿入地基开挖线11以下=0.5m～1.0m，。

所述的钢筋笼7为桶形框架，钢筋笼平面形状比加强桩61、围堰桩4和钢板63围成的最小外尺寸形状均小，=5cm～8cm，即钢筋笼7平面尺寸与加强桩61、围堰桩4和钢板63围成的最小外尺寸形状净距为=5cm～8cm，以方便钢筋笼7插入其中，钢筋笼7底部穿入地基开挖线11以下=0.5m～1.0m，钢筋笼7外侧底端两个间隙62和闭合缺口5处用钢丝绳绑扎橡胶板64，钢丝绳从底部延伸至钢筋笼7顶端。当钢丝绳与钢筋笼7顶端扣紧时，橡胶板64与钢筋笼7外侧紧贴；当钢丝绳松开时，橡胶板64可沿钢筋笼7外侧移动。钢筋笼7与橡胶板64下放至水下地基1时，钢丝绳与钢筋笼7顶端扣紧；填筑填料65时，松开钢丝绳使橡胶板64与钢板63紧贴起到止水作用。

所述的填料65为泥结碎石或低标号水泥混凝土，钢筋笼7和橡胶板64放置到位后，在围堰桩4、加强桩61和钢板63共同围合而成的空间内填筑，从水下地基填筑至围堰桩4顶部，起到固定橡胶板64和止水作用。

所述橡胶板64的平均长度×平均宽度×平均高度为，围堰内施工工程结构时需挖深至地基开挖线11的深度为，闭合结构6内填料65单位面积的容重为，围堰外水面至地基顶面深度为，填料下地基土内的孔隙水在填料65的压力作用下产生附加水压力，该附加水压力使地基土内的孔隙水从填料65底面向闭合结构外渗流，地基土单位长度、单位宽度、厚度的土体渗透力和渗透力做的功以及止水作用如图4所示，主要由下列公式计算：

公式一、

闭合结构6内单位宽度、单位长度填料65高度的线重量为

闭合结构6内地基土单位长度、单位宽度、厚度土体孔隙水的渗透力为

则闭合结构6内土体孔隙水渗透力从填料65底至地基开挖线11所做的功为

公式二、

围堰外地基开挖线11处的平面水压力势能为

公式三、

通过调节填料65类型即闭合结构内填料单位面积的容重，使

成立，即闭合结构6内土体孔隙水渗透力从填料底至地基开挖线11所做的功不小于围堰外地基开挖线11处的平面水压力势能，则工程结构施工开挖地基土至地基开挖线过程中，围堰外水不会渗流到围堰内；在填料65作用下，闭合结构6内填料65下的地基土也发生较大程度的固结，其渗流量有限一般不影响围堰内工程结构施工，如闭合结构6内填料65下的地基土渗流量较多时，可采取在闭合缺口5处逐步挖深地基土时，同步用钢板63焊接闭合缺口，起到止水效果。

公式一、公式二、公式三中各符号意义为

——橡胶板64的平均宽度，；

——闭合结构6加强桩61的长度，；

——闭合结构6加强桩61进入地基1顶面以下的深度，；

——围堰内地基1顶面至地基开挖线11的深度，；

——围堰外水面至地基1顶面深度，；

——闭合结构6内单位宽度、单位长度填料65高度的线重量,；

——闭合结构6内填料65单位面积的容重，；

——水的单位面积容重，；

——闭合结构6内土体孔隙水渗透力从填料65底至地基开挖线11所做的功，；

——围堰外地基开挖线11处平面的水压力势能，；

——闭合结构6内任一地基土单位长度、单位宽度、厚度土体孔隙水的渗透力；

y——在以地基开挖线11为x轴、地基开挖线11垂直向下为y轴的坐标系内，闭合结构6内任一地基土单位长度、单位宽度、厚度土体孔隙水的渗透力至x轴的距离，；

——闭合结构6内填料65与围堰桩4、加强桩61、橡胶板64之间的摩阻力总和，。

所述的拉森钢板桩水中围堰闭合结构的施工可按照如下步骤操作：

步骤一、施打围堰桩

①机具和拉森钢板桩2到位

结构桩3完成之后，打桩船等打桩机具和拉森钢板桩2到位；

②测量放样

测量放样拉森钢板桩2的围堰位置，由GPS和全站仪配合定位；

③根据拉森钢板桩2受力和变形较小处确定围堰的闭合缺口5位置，如矩形围堰闭合缺口设置在短边中心轴线与转角桩22之间，先打下首号桩41，再按照逆时针或顺时针的顺序依次打入其它相连的围堰桩4，直至打下最后的末号桩42，并测量首号桩41与末号桩42之间的闭合缺口5宽度；

步骤二、施打加强桩和钢板

①加强桩61的数量视闭合缺口5的宽度、水深和地基性质而定，以闭合缺口5为中心每侧设置3～5个，平均长度，至少穿入地基开挖线11以下=0.5m～1.0m；顶部高度与围堰桩4相平，纵向与围堰桩4平行，横向的间隙62为加强桩61与围堰桩4之间的净距离，分别设在加强桩61的两端，间隙62的宽度由闭合缺口5长度、水深和地基性质而定，一般净宽度0.5m～1.0m；

②根据间隙62宽度或闭合缺口5的宽度，制作钢板63，钢板宽度比间隙62宽度或闭合缺口5的宽度小2cm～5cm，在两个间隙62和闭合缺口5处施打钢板63；

③在围堰内抽水安装支撑结构；

步骤三、制作钢筋笼、橡胶板并下放

①桶形框架的钢筋笼7平面形状比加强桩61、围堰桩4和钢板63围成的最小外尺寸形状均小，=5cm～8cm，即钢筋笼7平面尺寸与加强桩61、围堰桩4和钢板63围成的最小外尺寸形状净距为=5cm～8cm，以方便钢筋笼7插入其中；

②钢筋笼7外侧底端两个间隙62和闭合缺口5处用钢丝绳绑扎橡胶板64，钢丝绳从底部延伸至钢筋笼7顶端，钢筋笼外侧顶部将橡胶板64临时绑扎牢固；

③下放钢筋笼7和橡胶板64，调整准确钢筋笼7位置后用打桩机或其他打桩机具将钢筋笼7压至地基开挖线11以下=0.5m～1.0m；

④松开钢筋笼7顶端绑扎橡胶板64的钢丝绳，当填料65填筑时，使橡胶板64与两个间隙62和闭合缺口5处的钢板63紧贴止水；

步骤四、填筑填料

①根据公式一、公式二和公式三计算闭合结构内填料65单位面积的容重，确定填料类型，如泥结碎石或低标号水泥混凝土；

②待闭合结构6内土体孔隙水逐渐渗透，填料下沉，再补填填料65增强止水效果；

步骤五、结构桩承台等工程主结构施工

①围堰内抽水清除地基土，施工结构桩承台等工程主结构；

②在闭合缺口5处少量挖除地基土时，观察闭合缺口5是否渗漏水，如有渗漏水，立即用钢板63从上而下焊接闭合缺口5，并在闭合缺口处打入注浆钢管，注入高压水泥浆止水，再逐步挖深地基土直至开挖至地基开挖线11，施工结构桩承台等工程结构。

本实用新型所述实施例仅用于说明本实用新型而不用于限制本实用新型的范围。此外还应理解，在阅读了本实用新型讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本实用新型作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围内。

Claims (8)

1.一种拉森钢板桩水中围堰闭合结构，包括结构桩（3）、多根围堰桩（4）依次相连围合在结构桩（3）外围而形成封闭的围堰、及构成围堰的首号桩（41）和末号桩（42）之间因打桩误差所致的闭合缺口（5），该闭合缺口处设有弥补闭合缺口（5）止水性能的闭合结构（6），其特征在于所述的闭合结构（6）包括多根施打在闭合缺口（5）外侧并依次相连形成一排的加强桩（61），该一排加强桩（61）的两端分别设有用于封闭间隙（62）的钢板（63）和橡胶板（64），且橡胶板（64）设置在钢板（63）内侧，并在两个橡胶板（64）之间设有钢筋笼（7）和填料（65）。

2.根据权利要求1所述的拉森钢板桩水中围堰闭合结构，其特征在于所述的钢板（63）设有三个，该三个钢板（63）分别施打在两个间隙（62）和闭合缺口（5）处，每个钢板（63）底端均穿入地基开挖线(11)以下=0.5m～1.0m，每个钢板（63）顶端均分别焊接在相邻的围堰桩（4）和加强桩（61）上，每个钢板（63）的宽度均小于间隙（62）宽度或闭合缺口（5）宽度2cm～5cm，钢板（63）与加强桩（61）、围堰桩（4）顶端高程相同。

3.根据权利要求1所述的拉森钢板桩水中围堰闭合结构，其特征在于所述的橡胶板（64）为长条形，厚度1cm～2cm，平均宽度大于间隙（62）宽度或大于闭合缺口（5）宽度10cm～20cm，该橡胶板（64）底端穿入地基开挖线（11）以下=0.5m～1.0m，并密封封闭钢板（63）与加强桩（61）之间、钢板（63）与围堰桩（4）之间、钢板（63）与闭合缺口（5）之间的空隙。

4.根据权利要求1所述的拉森钢板桩水中围堰闭合结构，其特征在于所述的钢筋笼（7）为桶形框架，钢筋笼平面形状比加强桩（61）、围堰桩（4）和钢板（63）围成的最小外尺寸形状均小，=5cm～8cm，钢筋笼（7）底部穿入地基开挖线（11）以下=0.5m～1.0m，钢筋笼（7）外侧底端的两个间隙（62）和闭合缺口（5）处用钢丝绳绑扎橡胶板（64），该钢丝绳从底部延伸至钢筋笼（7）顶端。

5.根据权利要求1所述的拉森钢板桩水中围堰闭合结构，其特征在于所述的填料（65）为泥结碎石或低标号水泥混凝土，钢筋笼（7）和橡胶板（64）放置到位后，填筑在围堰桩（4）、加强桩（61）和钢板（63）共同围合而成的空间内，从水下地基（1）填筑至围堰桩（4）顶部。

6.根据权利要求1所述的拉森钢板桩水中围堰闭合结构，其特征在于所述的加强桩（61）数量视闭合缺口（5）的宽度、水深和地基性质而定，以闭合缺口（5）为中心每侧设置3～5个，平均长度，至少穿入地基开挖线（11）以下=0.5m～1.0m，顶部高度与围堰桩（4）相平，纵向与围堰桩（4）平行，横向的间隙（62）为加强桩与围堰桩（4）之间的净距离，并分别设在加强桩（61）的两端，间隙（62）的宽度由闭合缺口（5）长度、水深和地基性质而定，净宽度0.5m～1.0m。

7.根据权利要求1所述的拉森钢板桩水中围堰闭合结构，其特征在于所述的围堰桩（4）和加强桩（61）均为拉森钢板桩（2），该拉森钢板桩为U形钢板桩，两侧分别设置拉钩状锁扣（21），每相邻两根拉森钢板桩（2）之间相互紧扣闭合连接，围堰的四角处设置相连的转角桩（22），该转角桩的夹角由围堰棱角的角度大小而定；所述的拉森钢板桩（2）长度由水深、水下地质和工程结构确定。

8.根据权利要求1所述的拉森钢板桩水中围堰闭合结构，其特征在于所述的围堰为封闭形状的多边形、圆形及椭圆形，所述的闭合缺口（5）位置由首号桩（41）和末号桩（42）的位置确定，并设置在围堰桩（4）受力和变形较小处。